基于全壽命周期的35kV電網(wǎng)規(guī)劃方案SEC比選方法

周偉民++李成++丁慧++柴連營

摘 要 以35kV電網(wǎng)為研究對象，綜合考慮全壽命周期內(nèi)的安全、效能和成本要素，構(gòu)建SEC計算模型。利用此模型對35kV配電網(wǎng)不同規(guī)劃方案的SEC值進行計算分析，進而優(yōu)選出安全、效能和成本綜合最優(yōu)（即SEC值最小）的方案，能有助于電力企業(yè)的項目決策。

【關(guān)鍵詞】35kV電網(wǎng) 全壽命周期 SEC

電網(wǎng)規(guī)劃是電力系統(tǒng)規(guī)劃的重要組成部分，是保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的重要工作。35kV電網(wǎng)作為配電網(wǎng)的一個重要組成部分，應該如何更謹慎、更有依據(jù)的建設(shè)與發(fā)展，需要從技術(shù)角度提供有力支撐。

為了全面、可量化的比選35kV電網(wǎng)規(guī)劃項目，本文提出基于資產(chǎn)全壽命周期的35kV電網(wǎng)規(guī)劃方案SEC比選方法，建立適用于35kV電網(wǎng)的資產(chǎn)全壽命周期SEC指標評價體系。通過對資產(chǎn)的安全、效能、周期成本進行綜合評價和分析，促進公司資產(chǎn)管理的安全、效能、周期成本三者的綜合平衡和有機統(tǒng)一，提高電力公司資產(chǎn)管理水平。

1 35kV電網(wǎng)規(guī)劃方案SEC比選模型研究

1.1 SEC定義

SEC是年度安全效能成本指標的英文簡稱，表示在安全、效能水平相當情況下，單位（容量）資產(chǎn)每單位有效利用時間對應的總成本。SEC是年度安全效能成本指標的英文簡稱。其中S（安全指標），指電網(wǎng)企業(yè)資產(chǎn)管理水平的提升以確保電網(wǎng)安全為前提的管理目標；E（效能指標），指電網(wǎng)企業(yè)需綜合平衡設(shè)備可靠性及利用率，以高效的資產(chǎn)運行滿足供電要求；C（全壽命周期成本指標），是電網(wǎng)企業(yè)需優(yōu)化控制公司主要生產(chǎn)性資產(chǎn)的全壽命周期成本，以合理的總投入來經(jīng)營管理公司整體資產(chǎn)，提升經(jīng)營效率。

1.2 SEC比選計算模型

電網(wǎng)規(guī)劃方案SEC計算的目標是運用項目決策的理論和方法，考慮資金的時間價值，對參選方案分別計算項目全壽命周期成本要素、效能要素、安全要素得到項目的SEC值，從而達到方案最優(yōu)的目的，為項目立項提供決策支持。

SEC指標計算原理如下：

SEC=S×C/E （1）

1.2.1 安全指標S計算

本文將安全指標量化為具體值，電網(wǎng)安全性指標定義為規(guī)劃期內(nèi)相關(guān)電網(wǎng)區(qū)域的最大負荷與供電裕度的比值，計算公式如下：

S= Pmax/ Py1 （2）

式中：供電裕度Py1=供電能力C1-最大負荷Pmax；

供電能力C1是在滿足N-1條件下，相關(guān)電網(wǎng)內(nèi)變電站最大供電能力與區(qū)內(nèi)外有聯(lián)絡(luò)的10kV線路負荷轉(zhuǎn)移能力之和；

1.2.2 效能指標E計算

效能要素包括增供電量效益、降損效益、可靠性效益。

E=E1+E2+E3

式中：E1——增供電量效益；E2——降損效益；E3——可靠性提升效益。

（1）增供電量效益E1。增供電量效益是指由于項目投產(chǎn)使得區(qū)域供電能力增加，且負荷達到一定時產(chǎn)生的增供負荷所帶來的效益，即有效增供負荷帶來有效增供電量，進一步帶來增供電量效益，如圖1所示。

第i年的增供電量收益：

?Epi=?Pi×Tmax×?t （3）

式中：?Epi——第i年的增供電量收益；

?Pi——第i年的有效增供負荷；

Tmax——最大負荷利用小時數(shù)；

?t——售購電價差。

（2）降損效益E2。降損效益是指項目投產(chǎn)后相關(guān)區(qū)域電網(wǎng)（線路、變壓器）損耗的降低帶來的效益。

?Esi=?Qsi×?t （4）

式中：△Qsi為項目投產(chǎn)前后相關(guān)電網(wǎng)電量損耗的降低值；

（3）可靠性提升效益E3。可靠性提升效益是由于項目投產(chǎn)前后相關(guān)電網(wǎng)供電可靠性的提升所帶來的收益，其主要表現(xiàn)為項目投產(chǎn)后相關(guān)電網(wǎng)平均停電時間減小值所帶來的收益。

?Eki=?T×Pmaxi×?t （5）

式中：?Eki為第i年的可靠性提升收益；

Pmaxi為相關(guān)電網(wǎng)第i年最大負荷；

?T為項目投產(chǎn)后相關(guān)電網(wǎng)區(qū)域平均停電時間減小值，?T=Tq-Th；

Tq為投產(chǎn)前相關(guān)電網(wǎng)平均停電時間；

Th為投產(chǎn)后相關(guān)電網(wǎng)平均停電時間；

1.2.3 成本指標C計算

全壽命周期成本包括初始投資成本、運行成本、檢修維護成本、故障成本、退役處置成本。

C=CI+CO+CF+CM+CD （6）

式中：CI為初始投資成本；CO為運行成本；CF為檢修維護成本；CM為故障成本；CD為退役處置成本。

1.3 SEC計算流程

基于SEC的配電網(wǎng)規(guī)劃方案評價是通過對各推薦方案的SEC值進行計算比較，SEC值最小的方案為最終選取方案。

基于SEC的規(guī)劃方案評價模型及流程如圖2所示。

2 案例分析

上文所介紹的35kV電網(wǎng)規(guī)劃方案SEC比選模型一般可應用于三個場景，一是目標網(wǎng)架的比較，二是項目建設(shè)時序的比較，三是設(shè)備級的比選。本文以項目建設(shè)時序為例進行案例應用分析。

選取荊州市監(jiān)利縣剅口區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃方案為例進行分析。剅口區(qū)域現(xiàn)狀電網(wǎng)如圖3左側(cè)所示，有2座35kV變電站，分別為福田變和汴河變。2016年典型日總負荷達到18.6MW，根據(jù)負荷預測，遠景年飽和負荷約為30MW左右。

根據(jù)遠期負荷需求，在滿足容載比在1.8～2.2之間的條件下，剅口區(qū)域需變電容量55～66MVA。在監(jiān)利縣配電網(wǎng)規(guī)劃成果的基礎(chǔ)上，制定剅口區(qū)域目標網(wǎng)架，如圖3右側(cè)所示，目標網(wǎng)架新增一座35kV剅口，主變?nèi)萘?×10MVA，同時增容福田變1#主變?yōu)?0MVA。

在目標網(wǎng)架確定的前提下，由現(xiàn)狀電網(wǎng)如何向目標網(wǎng)架過渡，對電網(wǎng)的經(jīng)濟、運行等起著關(guān)鍵性作用。因此，對過渡項目建設(shè)時序進行比選顯得尤為重要，接下來我們將通過對不同過渡方案的SEC值進行計算比較，篩選出最優(yōu)方案。

3 過渡方案SEC比選計算分析

3.1 過渡方案規(guī)劃

結(jié)合剅口區(qū)域負荷增長情況，在滿足供電需求的前提下，進行現(xiàn)狀到目標的過渡方案的規(guī)劃，規(guī)劃方案如下：

3.1.1 過渡方案一

方案一分三步建設(shè)：

第一步：對35kV福田變1#主變進行增容改造，主變?nèi)萘坑?MVA增容為10MVA；

第二步：新建35kV剅口變，主變1臺，容量10MVA，進線電源來自35kV汴河變，導線型號LGJ-150，長13.8km；

第三步：擴建35kV剅口變2#主變，容量10MVA，同時由35kV福田變新引出一回35kV線路，接入剅口變，導線型號LGJ-150，長11.4km。

3.1.2 過渡方案二

方案二同樣分三步建設(shè)：

第一步：新建35kV剅口變，主變1臺，容量10MVA，進線電源來自35kV汴河變，導線型號LGJ-150，長13.8km；

第二步：擴建35kV剅口變2#主變，容量10MVA，同時由35kV福田變新引出一回35kV線路，接入剅口變，導線型號LGJ-150，長11.4km；

第三步：對35kV福田變1#主變進行增容改造，主變?nèi)萘坑?MVA增容為10MVA。

3.2 過渡方案SEC計算分析

因為在目標網(wǎng)架確定的前提下，過渡方案的不同之處僅表現(xiàn)在項目安排時序上，換言之，兩種過渡方案最重的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和供電容量均相同，即過渡方案一和的過渡方案二的安全指標相等。因此，在項目建設(shè)時序方案比選時，僅計算效能和成本兩個指標即可得到比選結(jié)果。

根據(jù)1.2節(jié)SEC計算模型，可得到過渡方案一和過渡方案二的效能和成本指標，如表1所示。

由表1可知方案一相比方案二SEC值更小，說明綜合考慮全壽命周期成本和效能的情況下，按照方案一的建設(shè)時序進行剅口區(qū)域現(xiàn)狀網(wǎng)架向目標網(wǎng)架的建設(shè)優(yōu)先性更高。

此案例說明：全面考慮電網(wǎng)項目投資的時間價值，在保證負荷發(fā)展需求和可靠性要求的前提下，將投資比重大的方案后移，有利于充分發(fā)掘已建成電網(wǎng)的供電潛能，使電網(wǎng)投資與負荷需求有更高的契合度。

4 結(jié)語

基于資產(chǎn)全壽命周期的35kV電網(wǎng)規(guī)劃方案SEC比選是在年費用法和全壽命周期成本法的基礎(chǔ)上，綜合考慮安全、效能、成本三方面因素，不僅注重了電網(wǎng)規(guī)劃方案評價全壽命周期費用最小化，還兼顧了規(guī)劃方案的安全和效能，即可用于目標網(wǎng)架決策，也可用于項目建設(shè)時序決策以及設(shè)備級比選決策，為35kV電網(wǎng)的發(fā)展建設(shè)提供技術(shù)支撐，為電力公司資產(chǎn)項目決策管理提供便利。

參考文獻

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作者單位

國網(wǎng)荊州供電公司經(jīng)濟技術(shù)研究所 湖北省荊州市 434000